機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)-二級減速器中間軸齒輪機(jī)械加工工藝

1、各專業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙 東華理工大學(xué)長江學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)題目：制造根底綜合實(shí)踐 學(xué)生姓名：陳劍班 級：1230102專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化指導(dǎo)教師：鮑廷義 2021年1月13日 目 錄第一章 零件的工藝特點(diǎn)及根本工藝過程§ 1.1工藝特點(diǎn)§ 1.2根本工藝過程第二章 零件圖樣分析§ 2.1零件的結(jié)構(gòu)及組成§ 2.2零件的功用§ 2.3零件材料的分析§ 2.4零件的結(jié)構(gòu)分析 § 2.5零件的工藝分析§ 2.6技術(shù)要求§ 2.7加工工藝性第三章 毛坯確實(shí)定§ 3.1 毛坯的選擇

2、7; 3.2 毛坯圖的設(shè)計(jì)第四章 基準(zhǔn)的選擇§ 4.1 基準(zhǔn)的分類§ 4.2定位基準(zhǔn)的選擇第五章 加工工藝設(shè)計(jì)§ 5.1 加工階段的劃分§ 5.2 各加工階段的主要任務(wù)§ 5.3 加工順序的安排§ 5.4工藝設(shè)備的選擇 § 5.5加工工藝設(shè)計(jì)§ 5.6工藝路線的分析與比擬課程設(shè)計(jì)評分表第一章 零件的工藝特點(diǎn)及根本工藝過程§ 1.1工藝特點(diǎn)軸齒輪類零件的工藝特點(diǎn)首先是它的形面特征多及形狀復(fù)雜，加工難，基于零件的特征可以把它分為主特征：圓柱外表、齒輪加工等；輔助特征：鍵槽、軸肩、軸環(huán)等。另外，中間軸齒輪加工所

3、使用的機(jī)床多，材料及熱處理要求高、材料種類也較多。工藝特征：如尺寸精度、形位公差、外表質(zhì)量也要求較高。在機(jī)械加工中，零件加工方法多，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備狀況和技術(shù)條件，零件的形狀和輪廓尺寸等，從而針對加工的精度和技術(shù)要求，選擇不同加工方法。§ 1.2根本工藝過程中間軸齒輪機(jī)械加工工藝過程，主要從以下幾個(gè)方面分析1、毛坯下料-鋸床 2、粗車-車床 3、調(diào)質(zhì)處理提高齒輪軸的韌性和軸的剛度-箱式爐 4、精車-車床 5、銑鍵槽-銑床6、滾齒-滾齒機(jī)7、齒面淬火-高頻淬火機(jī)床8、磨齒-外圓磨床9、外圓軸承位置磨削-磨床10、檢驗(yàn)成品第二章 零件圖樣分析 § 2.1零件的結(jié)構(gòu)及組成 該零

4、件是由軸承，齒輪、軸肩 、鍵槽軸和軸環(huán)等組成。§ 2.2零件的功用本零件為各類減速器的中間軸齒輪及功用為支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件和承受扭矩或彎矩并與之軸上零件一起回轉(zhuǎn)，是傳遞動(dòng)力和改變力的傳遞運(yùn)動(dòng)方向。§ 2.3零件材料的分析軸齒輪零件的選材一般為 45 號鋼, 牌號是 45, 45 為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,含 C0.420.50%、Mn0.500.80%、Si0.170.37% 45 鋼材料有如下特點(diǎn)： 1由于該零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和承受載荷的分析，應(yīng)選擇45號鋼，它的硬度為HB200，抗拉強(qiáng)度 b 為640MPa，容易切削；淬火鋼的硬度達(dá)HRC5565，抗拉強(qiáng)度 b 達(dá)21002600MPa，它

5、的切削加工性就很好。 2由于該零件最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，淬透性低，宜采用調(diào)質(zhì)處理。3由于該零件主要用于制造強(qiáng)度較高的運(yùn)動(dòng)件，如拖拉機(jī)減速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、重型載貨汽車以及各類減速器等。§ 2.4零件的結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上看，本零件為回轉(zhuǎn)體零件，結(jié)構(gòu)比擬簡單，兩端是由直徑為24的軸承，左端軸承長為31，右端軸承為12.8，齒輪的厚度為3.77，全齒高為5.4，齒面5.6，軸環(huán)所在的圓柱直徑為44，長度為7.2，鍵槽為40X11.2，深度為4，所在的圓柱直徑為40長為46，其主要加工的面有24、40的外圓柱面及齒面和一個(gè)鍵槽，由于傳動(dòng)與裝配的要求較高，對于24、40圓柱面有較高的

6、同軸度要求，對于24、36、40、44圓柱面及64齒面均有徑向圓跳動(dòng)要求，對于64的兩端面及36左端面40右端面有端面跳動(dòng)要求。§ 2.5零件的工藝分析此軸是軸類零件中常見的，是動(dòng)力機(jī)械中的主要零件之一，他的主要功能是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。在動(dòng)力傳輸過程中，會產(chǎn)生較大的既受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩工作是產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力，所以失效多為疲勞損壞，因此軸的材料應(yīng)具有足夠的疲勞強(qiáng)度、較小的應(yīng)力集中敏感性和良好的加工性能。該零件材料為45 鋼，調(diào)質(zhì)處理200HBS。45 號鋼是一般軸類零件常用的材料，經(jīng)過調(diào)質(zhì)可以得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合力學(xué)性能，重要外表經(jīng)過局部淬火后再回火，外

7、表硬度可以到達(dá)HRC4552。該齒輪軸由圓柱、階梯軸、內(nèi)孔、退刀槽、倒角、齒輪的傳遞動(dòng)力的組成其中多個(gè)直徑尺寸有較嚴(yán)的尺寸精度和外表粗糙度等要求IT7 IT8，還有一處同軸度要求和一處全跳動(dòng)度要求。尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。§ 2.6技術(shù)要求1.軸的內(nèi)圓與外圓的圓跳度不大于0.03。2.毛坯要經(jīng)過調(diào)至熱處理，提高力學(xué)性能。3.齒部外表要進(jìn)行淬火處理，硬度為HRC45-48。4.軸承位置根據(jù)設(shè)計(jì)要求需熱處理，經(jīng)外圓磨床加工。5.調(diào)質(zhì)241-286HBS§ 2.7加工工藝性此零件的技術(shù)要求不高，用車床、銑床、滾齒機(jī)就可以加工出。精度要求一般是7級或8級，而且外表粗糙度的要求也

8、不是很高，零件較好加工第三章 毛坯確實(shí)定§ 3.1 毛坯的選擇毛坯的種類有主要有：型材、鑄件、鍛件和半成品四種。表3-1：毛坯的加工工藝工序名稱工序間余量/mm經(jīng)濟(jì)精度/m外表粗糙度/m工序根本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm毛坯67070粗車4h12Ra1432066半精車h10Ra2.510精車h864由以上工序加工余量分析，毛坯的尺寸選在70×186即可。§ 3.2 毛坯圖的設(shè)計(jì)毛坯鍛件圖是根據(jù)產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)的，經(jīng)查?機(jī)械加工工藝手冊? 、?機(jī)械零件工藝手冊?，再考慮到其所要加工的次數(shù)，知磨削余量，精車-粗車各余量,粗車余量可選用1mm，精車余量可選用。傳動(dòng)軸

9、磨削余量可取。所以應(yīng)選擇的毛坯尺寸為186×70mm。第四章 基準(zhǔn)的選擇§ 4.1 基準(zhǔn)的分類零件是由假設(shè)干外表組成的，各外表之間都有一定的尺寸和相互位置要求，然而基準(zhǔn)又分為：1. 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)2. 工藝基準(zhǔn)§ 4.2定位基準(zhǔn)的選擇定位精準(zhǔn)包括粗精準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，選擇工件的定位基準(zhǔn)，實(shí)際上是確定工件的定位基面。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯外表作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。用加工過的外表作為定位基準(zhǔn)，那么稱為精基準(zhǔn)。在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，是從保證精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準(zhǔn)選擇的順序就應(yīng)為精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇:粗基準(zhǔn)的選擇對工件主要考慮兩個(gè)方面的問題，一

10、是影響工件上加工上外表與不加工外表的相互位置，二是不加工外表的尺寸、位置均應(yīng)符合圖樣要求。精基準(zhǔn)的選擇:選擇精基準(zhǔn)應(yīng)要保證加工精度，并使零件裝夾方便，準(zhǔn)確。在選用粗基準(zhǔn)的時(shí)候，根據(jù)以上原那么，為了保證各柱面之間的位置精度，外圓柱面的車削磨削之前先加工出中心孔，為后繼工序提供可靠的定位基準(zhǔn)，和選擇齒輪軸的左端面作為粗基準(zhǔn)，因?yàn)樗麄兪驱X輪軸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，這樣能夠使加工遵循基準(zhǔn)重合的原那么，同時(shí)以加工中心線定位可以加工多處外表，便于在不同的工序中都使用中心線定位，這也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原那么。又因?yàn)辇X輪軸的主要加工外表是齒輪面和外圓外表，同軸度也要求較高，所以是以齒輪軸的左端作為基準(zhǔn)。該軸齒輪毛坯是熱軋圓鋼

11、。在一開始粗加工的時(shí)候，是選用車床加工外圓、三爪自定心卡盤進(jìn)行夾緊定位的，然后用雙頂尖裝置進(jìn)行夾緊加工，粗車是選用圓鋼的外圓作為基準(zhǔn)的。在選用精基準(zhǔn)時(shí)，采用互為基準(zhǔn)進(jìn)行兩端的外圓進(jìn)行加工，在鉆孔時(shí)采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原那么，加工孔時(shí)的工藝路線采用鉆擴(kuò)鉸的加工路線，鏜油槽時(shí)采用齒輪端進(jìn)行定位，在加工齒輪時(shí)可采用軸心和鍵槽定位。由于該傳動(dòng)軸的幾個(gè)主要配合外表24、36圓柱面有較高的同軸度要求，對于64的兩端面及36左端面40右端面有端面跳動(dòng)要求，軸肩面對基準(zhǔn)軸線A-B均有徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)的要求，它又是實(shí)心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 第五章 加

12、工工藝設(shè)計(jì)§ 5.1 加工階段的劃分工件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，都應(yīng)劃分加工階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。如果加工精度和外表質(zhì)量要求特別高，那么還可增設(shè)光整加工和超精密加工階段。§ 5.2 各加工階段的主要任務(wù)1粗加工階段的任務(wù)是切除毛坯大局部余量，使毛坯接近成品的形狀和尺寸。2半精加工階段的任務(wù)是留下精加工余量后使主要外表到達(dá)一定的精度，為精加工做好準(zhǔn)備并完成一些次要外表的加工。3精加工階段的任務(wù)是保證各主要外表到達(dá)規(guī)定的精度和外表粗糙度。4軸承位置根據(jù)設(shè)計(jì)要求需熱處理，經(jīng)外圓磨床加工。§ 5.3 加工順序的安排熱處理工序的安排： A.預(yù)備熱處

13、理的目的的改善工件的加工性能，消除剩余內(nèi)應(yīng)力，改善金相組織，為最終熱處理做好準(zhǔn)備，如正火、退火和調(diào)質(zhì)等。預(yù)備熱處理一般安排在粗加工前，但調(diào)質(zhì)常安排在粗加工后進(jìn)行。B.消除剩余應(yīng)力處理的目的是消除毛坯制造和切削加工過程中產(chǎn)生的剩余應(yīng)力，如時(shí)效和退火。C.最終熱處理的目的是提高零件的力學(xué)性能如強(qiáng)度、硬度、耐磨性等，如調(diào)質(zhì)、淬火、回火以及各種外表處理，一般安排在精加工前。本零件的主要功用是傳遞動(dòng)力，其工作時(shí)需承受較大的沖擊載荷，要求有較高的強(qiáng)度和韌性，故需要進(jìn)行滲碳淬火回?zé)霟崽幚怼］o助工序的安排：輔助工序包括檢驗(yàn)、去毛刺、清洗、防銹等檢驗(yàn)。除了工序中自檢外，還需在以下場合單獨(dú)安排檢驗(yàn)工序：a.重要工

14、序前后；b.送往外車間加工之前；c.全部加工工序完成、去毛刺之后。有些特殊去毛刺常安排在以下場合進(jìn)行：a.淬火工序之前；b.全部加工工序結(jié)束之后。此零件為配合件，配合部位的精度要求比擬高，為了到達(dá)圖紙的精度要求，應(yīng)該安排磨削工序，來到達(dá)精度要求和提高外表性能。§ 5.4工藝設(shè)備的選擇 機(jī)床的選擇零件的加工精度和生產(chǎn)效率在很大程度上是由機(jī)床的使用性能決定的，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)，主要是選機(jī)床種類及型號，選項(xiàng)擇時(shí)間參照相關(guān)手冊，產(chǎn)品樣品，遵循以下原那么： (1) 機(jī)床的加工尺寸范圍應(yīng)與零件的外輪廓尺寸相適應(yīng)； (2) 機(jī)床的精度應(yīng)與工件的精度要求相適應(yīng)； (3) 機(jī)床生產(chǎn)類型應(yīng)與零件的生產(chǎn)類

15、型相適應(yīng)。 (4)選擇刀具應(yīng)結(jié)合現(xiàn)在有的實(shí)際情況。當(dāng)在車間沒有相適應(yīng)的機(jī)床設(shè)備時(shí)，就需要對已有的機(jī)床進(jìn)行設(shè)備的改裝，使其成為專用機(jī)床。在此，應(yīng)根據(jù)具體要加工的零件的要求提出設(shè)計(jì)任務(wù)書，包括：一些必要參數(shù)、精度要求，產(chǎn)品要求，產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等。 零件齒輪軸需經(jīng)過車、鉆、鉸、滾齒等工序加工完成。根據(jù)我們學(xué)?，F(xiàn)有的設(shè)備具體安排如下: a.粗車兩端面，各局部外圓面選用CA6140 普通車床 b.半精車、精車外圓輪廓，鉆、鏜、選用CK7150A 數(shù)控車床 c.齒輪加工選用滾齒機(jī)； CK7150A 數(shù)控車床 FANUC OI-TB 數(shù)控系統(tǒng) 最大回轉(zhuǎn)直徑500mm 主軸轉(zhuǎn)速302000r/min(無級

16、調(diào)速) X、Z 行程260×1100mm 刀盤裝刀數(shù)8 把 主軸電動(dòng)機(jī)功率7.5KW 滾齒機(jī)YW3150 參數(shù)：最大工件直徑X 最大模數(shù)mm滾刀至工作臺最小中心距mm工作臺尺寸mm主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)范圍轉(zhuǎn) /min800X1050690945-280電機(jī)外形尺寸長X 寬X 高mm工作精度主電機(jī)總電容臺數(shù)等級粗糙度Ra73050X960X21505-6-7CA6140 普通車床 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑:400MM 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑:210MM 最大棒料直徑:47MM 最大工件長度:750、1000、1500、2000 四種 最大加工長度：650、900、1400、1900 主軸轉(zhuǎn)速范圍

17、 正轉(zhuǎn) 101400 轉(zhuǎn)/分、24 級 反轉(zhuǎn) 14。51600 轉(zhuǎn)/分、12 級 進(jìn)給量范圍 縱向 0.0286.33 毫米/轉(zhuǎn)，共64 級 橫向 0.0143.16 毫米/轉(zhuǎn)，共64 級 螺紋加工范圍 米制螺紋 P=1-192MM，44 種 英制螺紋 A=24 牙/IN，37 種 模數(shù)制螺紋 M=0.2548MM，39 種 徑直制螺紋 DP=196 牙/IN，37 種 主電動(dòng)機(jī) 7.5KW，1450 轉(zhuǎn)/分 機(jī)床外形尺寸長×寬×高對于最大工件長度 1500MM 的機(jī)床為 3168mm×1000mm×1267mm 刀具的選擇 由于刀具材料的切削性能直接影

18、響著生產(chǎn)效率，工件的加工精度和外表質(zhì)量，所以正確選擇刀具材料是數(shù)控加工工藝的一個(gè)重要的局部.刀具應(yīng)該具有高剛度，足夠的強(qiáng)度和韌度，高耐磨性，良好的導(dǎo)熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，抗粘接性，化學(xué)穩(wěn)定性等，刀具的選擇取決于各工序的加工方法及所用機(jī)床的性能。 (1) 良好的切削性能 (2) 精度高 (3) 可靠新性高 (4) 用度高 (5) 斷屑及性能好 (6) 刀具的長度在滿足使用要求的前提下盡可能的短 (7) 同一把刀具屢次表入機(jī)床主軸錐孔時(shí)刀刃的位置應(yīng)重復(fù)不變 綜上所述.該齒輪軸加工時(shí)應(yīng)選用硬質(zhì)合金材料刀具YT15，CA6140 普通車床 上選用90°外圓車刀、45°端面車刀

19、，CK7150A 數(shù)控車床上選用72.5° 直頭外圓車刀、端面車刀、銑刀，滾齒機(jī)上選用袞齒刀等。量具的選擇 測量器具選擇是根據(jù)被測零件的數(shù)量、材質(zhì)特性、公差大小以及幾何形狀特點(diǎn)等。在確保測量精度的前提下,顧及測量工藝實(shí)施可能性和經(jīng)濟(jì)性來選擇量具和量儀。 測量器具的精度應(yīng)該與被測零件的公差大小相適應(yīng)。 被測零件的公差等級高,公差值小,那么選用的測量器具的精度要高一些,反之亦然。 具體結(jié)合輸出軸的的要求,應(yīng)用到以下量具: 測量長度方向尺寸用游標(biāo)卡尺,025 深度千分尺,2050，內(nèi)徑千分尺，通止規(guī)。GB1214-85卡尺：0125mm、0200mm。(0.1、0.05、0.02mm)三種

20、。夾具的選擇 合理地選擇夾具,能夠保證加工精度,提高生產(chǎn)率,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度. 應(yīng)考慮: A、是否可用機(jī)床備有的各種通用夾具和附件。 B、生產(chǎn)類型。 C、夾具應(yīng)盡量敞開。 D、自動(dòng)換刀具和換工作臺時(shí)不能與夾具或工件發(fā)生干預(yù)。 該輸出軸為中大批量生產(chǎn)對同軸度的要求很高，應(yīng)以專用夾具為主，該零件為回轉(zhuǎn)零件選用雙頂尖裝置，即可滿足加工要求。§ 5.5加工工藝設(shè)計(jì)該零件是批量生產(chǎn)，可以采用機(jī)床配以專用夾具，工序以分散為主，某些工序可以適當(dāng)集中應(yīng)劃分加工階段，將粗加工和精加工分開；刀具和量具的選擇可以專用的與適用的相結(jié)合，根據(jù)以上分析，初步擬訂的工藝路線方案如下：1、毛坯鍛造并正火160-2

21、00HB，2、兩端同時(shí)銑端面鉆中心孔，3、粗車左端外圓，4、 粗車右端外圓，5、倒角，6、粗車檢驗(yàn)，7、精車長頭，8、精車短頭9、銑鍵槽，10齒坯檢驗(yàn)，11、滾齒，12、倒棱去毛刺，13、剃齒，14、熱前檢驗(yàn)，15、熱處理，16、研磨中心孔，19、磨外圓端面，20、珩齒，21、成品檢驗(yàn)，22、清洗、封油、包裝、入庫。綜合考慮所要加工零件的尺寸及要加工外表所要到達(dá)的粗糙度，選擇如下機(jī)床：普通車床：CA6140外圓磨床：M1432A端面銑床：GL2-X336滾齒機(jī)：YM3608§ 5.6工藝路線的分析與比擬方案一：工序一 粗車、半精車、精車A端面，鉆中心孔。工序二 粗車、半精車、精車毛坯外圓至70mm,長度為186。粗車、半精車、精車外圓至64mm，長度為65 mm。倒角C1。工序三 換頭夾緊、粗車、半精車、精車B端面，鉆中心孔。工序四 粗車、半精車、精車外圓44. 粗車、半精車、精車外圓40至36mm， 倒角C1.粗車、半精車、精車外圓至24mm，長度為12.8mm。倒角C1。工序五 檢驗(yàn)。工序六 洗鍵槽。工序七 齒輪加工。工序九 磨削處理，A、B端面各磨削0.2至規(guī)定長度尺寸182mm。磨削兩端24至規(guī)定尺寸。方案二： 工序一 粗車、半精車、精車A端面，鉆中心孔。工序二 粗車、半精車毛坯外圓至70mm,長度為18